JPH04163553A - スクリーン印刷用メタルマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、表面実装により製造されるプリント基板やハ
イブリッドＩＣにおいて、クリームハンダや導電性ペー
スト等の印刷に用いるスクリーン印刷用メタルマスクの
製造方法に関するものである。

従来の技術 表面実装基板にハンダを供給する手段として、メタルマ
スクによるスクリーン印刷工法が従来から採用されてい
る。メタルマスクにはハンダを必要とする部分に開口部
が設けである。印刷工法の概略は次のようになる。メタ
ルマスク上にクリームハンダと呼ばれるペースト状のハ
ンダを載せてウレタン等のゴム製スキージに一定の圧力
を掛けながら移動させ、メタルマスクの開口部にクリー
ムハンダを充填する。その結果メタルマスクの下部に設
置した表面実装用回路基板にクリームハンダを転写する
。

この種のメタルマスクは従来エツチングによる方法で製
造製造されている。第４図に示すように素材ａとなる金
属の両面に感光性樹脂層ｂ、Ｃを形成し、メタルマスク
の開口部ｄだけ光が透過しないように所望のパターンニ
ングを行ったフィルムｅ、ｆを素材ａの両面に重ねて露
光する。これを現像することにより、露光されない非露
光部分の感光性樹脂層が除去され、素材の金属が現れる
。これを適当なエツチング液に浸漬し、露出した金属部
分だけを除去する。

そして残余の感光性樹脂層を溶解除去することにより所
望の開口部ｄを持ったメタルマスクｍを製造する。

一定厚さのメタルマスクを製造する場合は表裏のパター
ンは同一のものが用いられる。また開口をその一面側で
薄（シたい場合は、薄＜シたい側の面のパターンを、そ
うでない側の面のバター・ンよりも太き（しておき（第
４図）、薄（したい側の面でのエツチングが広域に及ぶ
ことによりパターンを大きくした範囲で、開口の一面側
を薄くなるようにする。これによってメタルマスクｍの
各開口部ｄの深さに差ができ、単位面積当たりのクリー
ムハンダの保持量に差が生じる。これは実装される電子
部品が種々であって、必要ハンダ量に差があるので、各
種電子部品に応じた単位面積当たりの量のクリームハン
ダを供給するのに、前記のようなメタルマスクｍにおけ
る部分的な厚さの違いによって前記要求に応えている。

メタルマスクｍの全体よりも薄クシたい部分の厚さの度
合いは、エツチングの時間によって大まかに決定される
。

発明が解決しようとする課題 ところでエツチング法により製造されるメタルマスクは
従来から表面実装基板にハンダを供給する手段として用
いられているが、最近ＩＣのリードピッチの極小化によ
って狭ピッチＩＣと従来品とで必要とするクリームハン
ダの量が異なるようになってきている。またチップ部品
と呼ばれる表面実装用の部品もより極小化の方向にある
。狭ピッチＩＣや微小部品を含む表面実装回路基板にク
リームハンダを印刷工法により供給する必要性が増加し
ているが、全体が同じ厚さのメタルマスクを用いてこの
ような基板にクリームハンダの印刷を行った場合、狭ピ
ッチＩＣの部分のハンダ量が過剰となり、リードが短絡
を起こすブリツツジ不良が多発する。

この不良を防止するため前記従来のエツチングの仕方に
よって厚さの違う部分を持った第４図のようなメタルマ
スクを利用すると、開口部の側面に突起ができたり、開
口部の側面の表面粗度が粗く、クリームハンダの板抜は
性があまりよくないため、印刷後メタルマスク側にハン
ダが残り、適正量のハンダが供給できないという問題が
ある。また連続して印刷を行った場合、メタルマスクに
残ったクリームハンダが開口部の周辺に付着し、基板上
にクリームハンダのにじみが生じる。

さらに狭ピッチＩＣの実装部分だけ厚さを薄くしたメタ
ルマスクを従来のようにエツチング法によって製造する
場合は、薄い部分の厚さはエツチング時間によりおおよ
そ決まるが、開口部の寸法精度を確保するために適正な
エツチング時間があり、この両者をうまく両立させるの
は困難である。つまり、狭ピッチＩＣの部分をより薄く
する場合、エンチング時間を長くすればよいが、それに
伴って開口部の寸法が大きくなるので、結果として過剰
なハンダが供給されることになる。

また別の方法として種々の厚さを持ったメタルマスクを
製造する方法として均一な厚さのマスクを異なるパター
ンでエツチングしておき、それらを接着剤等で張り合わ
せる方法が考えられる。しかし接着剤が開口部にはみ出
したり、有機溶剤に溶解して接着力がなくなったりする
不都合がある。さらにそれぞれのマスクの重ね合せの精
度を確保するのが難しく、もしずれが生じた場合板抜は
不良等の原因になる。

一方電鋳法によって製造されるメタルマスクもあり、開
口部の側面に突起は生じないし、表面粗度の平滑である
こと、開口部の寸法精度が高く良好な板抜は性を示し、
狭ピツチＩＣ用のクリームハンダの印刷には最適である
ことが知られている。しかしこのものは、片側からの一
方向のメッキであるので、厚さの異なる部分を持つメタ
ルマスクは提供されていない。したがって前記の従来部
品と狭ピツチＩＣ等が混在するような表面実装用回路基
板には適用できない。

そこで本発明は、電鋳法を巧みに利用して部分的に厚さ
の異なるメタルマスクを前記のような問題なく製造する
ことができるスクリーン印刷用メタルマスクの製造方法
を提供することを課題とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記のような課題を達成するために、基板上に
所定の厚さの感光性樹脂層を形成する第１工程と、感光
樹脂層の上にメタルマスクの必要開口分だけ光が透過す
るようにパターンを形成したフィルムを重ねて露光する
第２工程と、現像して感光性樹脂層の非露光部部分だけ
除去して基板を露出させる第３工程と、この第３工程に
よって得た基板の露出部分にメッキによりメタルマスク
材層を形成する第４工程とを行って後、この第４工程を
終えたメタルマスク材層表面の増厚すべき部分を除いた
範囲に樹脂皮膜層を形成する第５工程と、この第５工程
を経て露出しているメタルマスク材層の上にさらにメッ
キによってメタルマスク材層を形成して増厚する第６工
程とを１回または必要回数繰返し行い必要断面形状を持
ったメタルマスク層を積層形成し、次いで露光により残
余の感光性樹脂層を除去する第７工程と、積層形成され
たメタルマスク材層を基板から分離する第８の工程とを
行ってメタルマスクを製造することを特徴とするもので
ある。

作　　　　　用 本発明の上記構成によれば、第４工程の１回のメッキ操
作と、第６工程の１回または必要回数の繰返しのメッキ
操作とを行うので、基板上に必要な厚さのメタルマスク
材層を、複数回のメッキ操作の繰返しによって高精度に
、しかも充分な結合構造で積層形成することができ、ま
た各回のメッキ操作により積層される各メタルマスク材
層は、第１〜第３工程での感光性樹脂層のパターンフィ
ルムを重ねての現像によりメタルマスクの必要開口分に
対応して残された部分による高精度な開口部を持ち、か
つ第５工程においてメタルマスク材層表面の増厚すべき
部分を除いて形成される樹脂被覆層によってその層毎に
必要な増厚状態で形成するので、基板上に積層形成され
るメタルマスク材層の開口部の大きさおよび部分的な厚
みを自由に設定することができ、後の第７工程と第８工
程とによる残余の感光性樹脂の除去および積層形成した
メタルマスク材層の基板からの分離によって所定の大き
さの開口と、所定の厚みの分布を持った独立したメタル
マスクを得ることができる。

実施例 第１図は本発明を適用して有効なメタルマスクＭの一例
を示している。図で明らかなように、メタルマスクＭは
大きさの違う各種の開ロアを持っており、それら開口に
充填されるクリームハンダを電子部品が表面実装される
基板上に転写する。この電子部品の大きさに応じてマス
クの厚みが数段階に変化されている。微小ピッチ部品、
狭ピッチＩＣであるほど適正なハンダ量は少な（なるの
で、それに伴ってメタルマスクＭの適正な厚みも薄くし
ている。Ｔ３、Ｔ２、Ｔ３は各部の厚みを示している。

次に本発明の第１の実施例を、ＴＩ＝１５０μ園、ｒｚ
＝−１ｏｏｐ−、Ｔ３＝５０μ閣に設定した場合のメタ
ルマスクの製造方法について説明スる。

第２図に示すように、ステンレス鋼製の基板１を用い、
表面を研磨して平滑にする。その上にフィルム状の感光
性樹脂層３を張り付ける。

フィルム２の厚みは通常５０μ−であるから、それ以上
の厚さのメタルマスクＭを必要とするときは必要とする
厚さと同等かそれ以上の厚さのドライフィルムを張り付
ける。ここではメタルマスクの全体の厚さである１５０
μ−の感光性樹脂層３を形成することとする。メタルマ
スクＭの開口部７に対応する部分だけ光が透過するよう
にパターン５を形成したフィルム２を重ねて露光した後
、現像により感光性樹脂層３の非露光部を除去する。こ
れにより基板１の表面の一部が露出する。そして電気メ
ッキ処理により露出した基板１の上に金属層を形成する
。金属はメタルマスク材としてのニッケルであり、５０
μ−の厚さのメタルマスク材層６を形成する。

メタルマスク材層６の厚みが５０μ請に達したとき、メ
ッキ操作を中断する。この状態でメタルマスクＭを５０
μ−の厚さのままにしたいところだけに感光性樹脂層３
を形成する。この方法は必要な部分にだけフィルム２に
よる感光性樹脂層３を張り付けるとか、液状の感光性樹
脂層３を塗着するとかする。勿論感光性樹脂層３をパタ
ーンフィルム２によって露光し現像する前記のような方
法を採用することもできる。

この後第２回目のメッキを行う。第２回目のメッキはメ
タルマスク材層６の最終厚みが１００μ−に達したら再
びメッキ操作を中断する。

今度はメタルマスクの厚さを１００ｕＩｌのままにした
い部分だけに感光性樹脂層３を形成した後、第３回目の
メッキを行う。このメッキはメタルマスク材層６の最終
厚みが１５０μ−に達するまで行い、達した時点でメッ
キ工程を終了する。メッキ工程終了後、残りの感光性樹
脂層３を除去し、ステンレス鋼の基板を離脱させて所望
のメタルマスクＭを得る。

なおこの工程中で第２回目のメッキ操作でメッキ工程を
終了し、感光性樹脂層３を除去しメタルマスクＭを得た
場合、全体の厚さが１００μ園、薄い部分が５０μ−の
メタルマスクＭを製造することが可能である。

第３図は本発明の第２の実施例を示し、第１の実施例の
場合と同じメタルマスクＭを異なった手法にて製造する
ものである。

第１の実施例と同様にステンレス鋼の基板１に厚さ５０
μ園のフィルム状の感光性樹脂層３を張り付ける。また
第１の実施例と同様に露光、現像した後第１回目のメッ
キを行う。メッキの厚さは５０μ−とする。この後再度
フィルム状の感光性樹脂層３を全面に張り付ける。メタ
ルマスク材層６の厚さを５０μ−のままにする部分の開
口部は光が透過するようにパターンを変更し、他の部分
は第１回目に用いたパターンを持つフィルム２を用いて
位置合せを行ってのち露光を行い、さらに現像してから
第２回目のメッキを行う、第２回目のメッキは最終厚さ
が１００　μ園の厚さに達するまで行う０次にメタルマ
スクＭの厚さを５０μ−とする部分と１００　μ−とす
る部分は光が透過するようにパターンを変更し、他の部
分は第１回目に用いたパターンを持つフィルム２を用い
て位置合せを行ってから露光し、第３回目のメッキを行
う、第３回目のメッキの厚さは、最終厚さが１５０μ■
に達するまで行う、メッキ工程終了後、残りの感光性樹
脂層３を除去し、メタルマスク材層６をステンレス鋼の
基板１からを分離して所望のメタルマスクＭを得る。

発明の効果 本発明によれば、上記の構成および作用を有するので、
樹脂被覆を伴う特異なメッキ操作の繰返しによって所定
の大きさの開口と、所定の厚みの分布を持ったメタルマ
スクを高精度に得ることができ、狭ピッチＩＣや微小部
品等が大きな従来部品と混在るような表面実装回路基板
へのハンダの供給を一回の印刷工程にて問題なく達成さ
れるとともに、狭ピッチＩＣや微小部品を用いた高密度
実装が従来の生産工程をほとんど変更せずに実現可能と
なり、製品の小型化や軽量化に大きく寄与する。また、
開口の側面の平滑性も良好となるので、クリームハンダ
の良好な板抜は性を保証し、量産性および歩留まりの向
上も達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されて有効なメタルマスクの一例
を示す一部の拡大断面図、第２図は本発明の第１の実施
例の製造工程順を説明する説明図、第３図は本発明の第
２の実施例の製造工程を説明する説明図、第４図は従来
の製造工程の一例を示す説明図である。 １−−−−−−−−−−−−・・−・−一一−−−−・
一基板２−−−−−・−・−・−−−−−−・−−−一
一−−−−フィルム３−−−−−−−−−−−−・−一
−−−−−−−−・−感光性樹脂層５−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−・−一一一−パターン６・
−・−・・・・・−・−〜〜−−−−−−−−−−メタ
ルマスク材層７、−−−−−・−−−−−−一・−−−
一一−−−−−−−−開口部Ｍ・−−−−−−−−−−
−−−−−・・・・・・−・−メタルマスク代理人　弁
理士　石　原　　　勝 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に所定の厚さの感光性樹脂層を形成する第
   １工程と、感光樹脂層の上にメタルマスクの必要開口分
   だけ光が透過するようにパターンを形成したフィルムを
   重ねて露光する第２工程と、現像して感光性樹脂層の非
   露光部部分だけ除去して基板を露出させる第３工程と、
   この第３工程によって得た基板の露出部分にメッキによ
   りメタルマスク材層を形成する第４工程とを行って後、
   この第４工程を終えたメタルマスク材層表面の増厚すべ
   き部分を除いた範囲に樹脂皮膜層を形成する第５工程と
   、この第５工程を経て露出しているメタルマスク材層の
   上にさらにメッキによってメタルマスク材層を形成して
   増厚する第６工程とを１回または必要回数繰返し行い必
   要断面形状を持ったメタルマスク層を積層形成し、次い
   で露光により残余の感光性樹脂層を除去する第７工程と
   、積層形成されたメタルマスク材層を基板から分離する
   第８の工程とを行ってメタルマスクを製造することを特
   徴とするスクリーン印刷用メタルマスクの製造方法。